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基于生物3D打印的毛囊再生技术研究

基于生物3D打印的毛囊再生技术研究

作者：张亚婷太原理工大学

学位级别：硕士

现代社会,脱发已经成为一个普遍的现象,毛囊移植是治疗脱发的最有效方法。然而,供体面积不足、移植密度低、成活率低等问题明显影响了治疗效果。此外,毛囊作为皮肤的重要组成部分,其再生对于皮肤再生也是非常必要的。毛囊组织工程的研... 详细信息

现代社会,脱发已经成为一个普遍的现象,毛囊移植是治疗脱发的最有效方法。然而,供体面积不足、移植密度低、成活率低等问题明显影响了治疗效果。此外,毛囊作为皮肤的重要组成部分,其再生对于皮肤再生也是非常必要的。毛囊组织工程的研究是解决上述问题的有效方法之一。生物三维(3D)打印技术能够同时沉积活细胞和生化分子(如生长因子)与生物材料支架在期望的位置,以模拟本地组织结构或创建一个特殊设计的3D微环境,近年来被广泛应用于组织工程再生领域。因此,本文以在体外构建具有生长能力的毛囊为目的,利用3D生物打印技术进行模型的构建及模拟体内微环境来再现细胞的生理三维构象。具体研究内容如下:(1)将明胶改性为GelMA,并选取GelMA/pegda杂化水凝胶作为毛囊再生支架材料,对材料的红外光谱、溶胀率、孔隙率、机械强度、生物相容性、可打印性进行表征,实验结果表明10%GelMA/2%pegda杂化水凝胶的机械强度为(119±1.02)k Pa;孔隙率为(83.33±0.69)%;生物相容性良好;打印线条连续,结构平整,效果较好。(2)利用挤出式生物3D打印技术制备了类似于钢筋混凝土的含微孔的三维蜂窝支架结构。外层为加固层,由GelMA/pegda组成,内层为含毛乳头细胞(DPCs)的GelMA,通过细胞体外培养及活/死实验、细胞增殖、免疫荧光、基因表达等测试,证明该支架可作为体外毛囊再生的潜在平台。(3)利用光固化生物3D打印机构建了带微孔的蜂窝支架结构,外层由包裹真皮成纤维细胞(FB)的GelMA/pegda构成,内层是含DPCs的GelMA/HA。实验表明,光固化打印过程中紫外线对细胞的影响不大,并且三维环境中细胞的增殖明显、并强烈表达表明DPCs诱导能力的versican(VCAN)蛋白,光固化打印的蜂窝状构造为毛囊再生提供了更便捷的方式。综上所述,本文利用生物3D打印技术所构建的水凝胶支架微模型为体外毛囊组织再生提供了一个潜在的有用的工具,以3D水凝胶支架模拟毛囊的复杂的体外培养。

关键词：毛囊组织工程 3D生物打印 GelMA pegda HA

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聚乙二醇双丙烯酸酯的紫外光聚合

高分子材料科学与工程 2008年第10期24卷 33-36页

作者：谭帼馨王迎军关燕霞广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 华南理工大学材料学院生物材料研究所广东广州510641

以1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2甲基丙酮为光引发剂,通过紫外光自由基聚合制备了交联网状聚乙二醇双丙烯酸酯共聚物水凝胶。研究结果表明,随着光照时间的增加,单体共聚的转化率提高;随着引发剂浓度的增大,单体溶液中自由基增多,聚... 详细信息

以1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2甲基丙酮为光引发剂,通过紫外光自由基聚合制备了交联网状聚乙二醇双丙烯酸酯共聚物水凝胶。研究结果表明,随着光照时间的增加,单体共聚的转化率提高;随着引发剂浓度的增大,单体溶液中自由基增多,聚合速度增大。FI-IR结果表明pegda单体经30min紫外光照射后聚合完全。

关键词：水凝胶紫外光聚合光引发剂 pegda 1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2甲基丙酮

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聚合物膜在CO_(2)捕集领域的研究进展

当代化工研究 2022年第23期 169-173页

作者：蔡铭威林金荣赵文通张诗洋闵永刚广东工业大学材料与能源学院广东510006 广东荣昇环保科技有限公司广东523000

碳减排和碳中和已经成为各国的共识,聚合物分离膜具有多功能性和能耗低的特点,可以有效的捕集和分离CO_(2),因此聚合物分离膜技术在CO_(2)分离领域得到广泛的应用,是国内外学者关注的焦点。本文介绍了几种常见的聚合物膜(聚环氧乙烷(PEO... 详细信息

碳减排和碳中和已经成为各国的共识,聚合物分离膜具有多功能性和能耗低的特点,可以有效的捕集和分离CO_(2),因此聚合物分离膜技术在CO_(2)分离领域得到广泛的应用,是国内外学者关注的焦点。本文介绍了几种常见的聚合物膜(聚环氧乙烷(PEO)、聚乙二醇二丙(pegda)稀酸酯、固有微孔聚合物、聚酰亚胺聚合物),重点对各种聚合物膜的CO_(2)分离能力进行了详细地阐述,最后展望了聚合物在此领域中的发展前景。

关键词：聚合物膜 CO_(2)捕集 PEO pegda 聚酰亚胺

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锂负极表面保护层的构筑及其空气稳定性研究

锂负极表面保护层的构筑及其空气稳定性研究

作者：苗阳阳华中科技大学

学位级别：硕士

锂金属负极具有极高的理论比容量(3860 m Ah g)和最低的还原电位(-3.045V相对标准氢电极),在新一代高能量密度存储中具有巨大的应用前景,是锂电池负极材料的最终选择。锂单质易与空气尤其是潮湿空气发生反应而失活,导致电池的生产成本... 详细信息

锂金属负极具有极高的理论比容量(3860 m Ah g)和最低的还原电位(-3.045V相对标准氢电极),在新一代高能量密度存储中具有巨大的应用前景,是锂电池负极材料的最终选择。锂单质易与空气尤其是潮湿空气发生反应而失活,导致电池的生产成本急剧增加,目前的研究都在关注如何提高锂金属在电池中的循环寿命,很少注意到未来锂金属电池进行大规模组装所面临的挑战,现阶段缺少对提高锂金属的空气稳定性经济可行的方案。因此,重点研究锂金属的空气稳定性是十分必要的,这一思路不仅可以用于锂金属负极保护,也可以对其他金属负极(如纳、锌)的保护以及石墨/硅碳负极的预锂化过程产生借鉴意义。由于聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,简称PMMA)可以溶解在电解液里,并且溶解的PMMA与锂离子反应形成高分子空间三维连续通道,从而提高电子的传输效率,我们首先在锂负极表面构筑了PMMA保护层来提高其空气稳定性。通过对不同分子量(35000、90000、120000、350000)PMMA的研究发现,分子量为350000的PMMA在空气中对锂负极的保护效果最好,并且保护层在锂片使用前不需要去除,具有操作简单的优点,但PMMA保护层致密度有限,即使是20wt%的PMMA(350000)也仅能在空气中保护锂负极20分钟左右。为了更好地提高锂负极的空气稳定性,结合pegda(聚乙二醇二丙烯酸酯,Poly(ethylene glycol)diacrylate)聚合物膜具有致密性的特点,我们通过紫外光照射引发400 g mol的液体聚合物单体pegda聚合生成pegda聚合物膜,在锂负极表面构筑了pegda聚合物保护层来提高其空气稳定性。研究发现,pegda聚合物保护层可以在空气中保护锂负极长达10小时,是一个很好的保护材料,但与锂负极一同组装在电池中时会使电池阻抗增加百倍,因此在锂片使用前需要将保护层去除,工艺相对复杂。除了提高锂负极的空气稳定性,我们还考虑到凝胶电解质界面阻抗较大的问题。通过1 m M三氟甲磺酸铝Al(OTf)在无水条件下引发1,3-二氧五环(1,3-Dioxolane,简称DOL)开环聚合反应,原位在锂负极表面构筑了聚合态凝胶电解质聚DOL保护层。研究发现,聚DOL保护层可以在空气中保护锂负极1小时,此外,原位聚合时液体前驱体与电极材料良好的界面接触保持不变,解决了凝胶电解质和电极材料物理接触不佳、界面阻抗较大的问题。

关键词：锂电池锂金属负极空气稳定性 PMMA pegda DOL

离子掺杂介孔硅改性水凝胶材料的研究及其性能表征

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离子掺杂介孔硅改性水凝胶材料的研究及其性能表征

作者：肖厚洪暨南大学

学位级别：硕士

水凝胶具有可调的三维网络结构,且能模拟细胞外基质（ECM）,生物相容性好,是成熟的骨组织工程支架材料。但是,一般的水凝胶机械性能较差,很难提供骨修复所需的力学支撑。另一方面,介孔硅（MSN）因高的比表面积,无毒及良好的生物相容性... 详细信息

水凝胶具有可调的三维网络结构,且能模拟细胞外基质（ECM）,生物相容性好,是成熟的骨组织工程支架材料。但是,一般的水凝胶机械性能较差,很难提供骨修复所需的力学支撑。另一方面,介孔硅（MSN）因高的比表面积,无毒及良好的生物相容性用于生物医学领域,但因以硅-氧-硅（Si-O-Si）方式键合,使其具有高稳定的网络结构,这使得MSN较难降解。针对目前水凝胶作为骨修复支架材料存在的问题,以及MSN较难降解等问题,本文通过紫外光自由基聚合法和原位释放法制备了海藻酸-聚乙二醇二丙烯酸酯-聚多巴胺-掺锌介孔硅（SA-pegda-PDA-MSN-Zn）水凝胶-介孔硅复合支架材料,用来作为治疗骨修复的支架材料,并对该水凝胶-介孔硅复合支架材料进行了系统的力学测试、溶胀率等研究。主要研究内容如下:首先,通过紫外光聚合法和原位释放法制备了海藻酸-聚乙二醇二丙烯酸酯（SA-pegda）双网络（DN）水凝胶,且最优浓度配比为:SA的浓度为1 wt%、pegda的浓度为10 wt%,力学性能达到最优,压缩强度增至0.79 MPa,力学性能得到显著改善,微观形貌测试表明DN水凝胶孔洞较为均匀,流变测试表明该体系能快速成胶,凝胶时间缩短至16s,形成交联密度完善的三维网络结构。其次,本研究对介孔二氧化硅（MSN）进行改性以改善其降解,通过一锅法将金属元素锶（Sr）、锌（Zn）、钙（Ca）分别掺杂到MSN中,分别制备出树枝状介孔硅球MSN-Sr、MSN-Zn、MSN-Ca,SEM、TEM、粒径测试分析表明MSN-Sr、MSN-Zn、MSN-Ca为尺寸均匀、树枝状介孔硅球,但MSN-Sr、MSN-Zn、MSN-Ca的内部结构与MSN树枝状有差异,说明Sr、Zn、Ca的掺杂改变了MSN的内部结构;BET、XPS测试表明MSN-Sr、MSN-Zn、MSN-Ca都适合作为骨修复材料的选择,三种硅球对比表明,MSN-Zn比MSN-Sr、MSN-Ca更适合作为骨修复材料。降解测试发现MSN-Sr、MSN-Zn、MSN-Ca的降解速率都高于MSN,说明金属元素的掺杂能够加速MSN的降解。最后,对MSN-Zn进行聚多巴胺（PDA）包裹,制备出聚多巴胺-掺锌介孔硅（PDA-MSN-Zn）,PDA-MSN-Zn与SA-pegda经通过氢键结合制备出SA-pegda-PDA-MSN-Zn水凝胶-介孔硅复合支架材料,且最佳浓度配比为:SA的浓度为1 wt%、pegda的浓度为10 wt%,PDA-MSN-Zn的浓度为0.2 wt%,其压缩强度可至0.83MPa,高于SA-pegda DN水凝胶,力学性能得到明显改善。对该复合支架材料进行循环压缩表征,结果显示该复合支架材料的自恢复性高于SA-pegda DN水凝胶,说明无机相PDA-MSN-Zn的加入使该复合支架材料形成了物理-化学交联、氢键结合的三种网络结构,交联密度更加完善。这使得SA-pegda-PDA-MSN-Zn水凝胶-介孔硅复合支架材料未来在骨修复领域既能提供力学支撑,同时又能存在有效的控制药物释放和活性离子释放等潜能。

关键词：海藻酸钠 pegda 功能性介孔硅水凝胶骨修复

微流控制备量子点荧光编码微球及其用于悬浮检测的研究

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微流控制备量子点荧光编码微球及其用于悬浮检测的研究

作者：刘欢清华大学

学位级别：硕士

近年来,由于医疗诊断、药物分析和基因分析等生物分析检测领域快速发展,大量待检测物需被检查,如何对同一种样品中不同待测物进行同时检测成为当前生物检测领域面临的一大挑战。基于编码微球检测的悬浮检测恰可以实现对上述待测物的高... 详细信息

近年来,由于医疗诊断、药物分析和基因分析等生物分析检测领域快速发展,大量待检测物需被检查,如何对同一种样品中不同待测物进行同时检测成为当前生物检测领域面临的一大挑战。基于编码微球检测的悬浮检测恰可以实现对上述待测物的高通量和高灵敏的检测,但如何制备编码精确且编码信息种类丰富的编码微球却为悬浮检测技术发展的瓶颈。而微流控技术在制备形貌可控和多功能性微球方面具有独特的优越性。本文利用微流控技术制备量子点荧光编码微球,并将所得微球用于悬浮检测。本文中设计了一个非常简单的流动聚焦型微流控装置,由喷嘴区域和蛇形区域两部分组成,只需将微球原材料和量子点相混合作为分散相即可被连续相在喷嘴区域剪切成微乳滴,蛇形区域用于固化微乳滴成为微球。首先使用海藻酸钠作为微球原材料,为了避免生成的海藻酸钠微乳滴发生变形,实验中采用纳米尺寸的CaCO3作为交联剂,实现了量子点编码海藻酸钠微球在线固化,保证了微球的单分散性。结果表明微球平均尺寸为46μm,变异系数CV=2.7%。同时保留了好的光学性能并具有精确的编码信息,发现量子点均匀分布在微球内部,没有发生明显的光谱重叠现象。制备了17种编码信息,并通过简单的免疫反应证明了所制备微球在悬浮检测中的适用性。为了进一步获得尺寸分布范围更广且具有一定机械强度的编码微球。在接下来的实验中,采用聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)作为微球原材料,在蛇形区域中使用紫外光源照射pegda微乳滴使其发生光聚合反应而固化。通过控制两相的流速,微球尺寸分布在7μm20μm之间,微球单分散性好且有很好的球形结构,尤其有一定的机械强度,CV低于5%。使用mPEG-SH修饰油性量子点使变为亲水性,将不同波长和不同浓度的量子点与pegda溶液混合作为分散相,得到7种编码微球,这些微球保持了好的荧光性能,未发现明显的光淬灭现象,实现了精确编码。此外利用多巴胺修饰微球,使微球表面功能化而可以容易联接探针分子。最后,通过“三明治”免疫反应检测兔IgG证实了所得编码微球的适用性。

关键词：微流控量子点编码微球海藻酸钠 pegda 悬浮检测

532 nm激光聚合在水和乙醇介质中制备纳米凝胶

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532 nm激光聚合在水和乙醇介质中制备纳米凝胶

作者：路思宇天津大学

学位级别：硕士

光聚合具有无污染、能耗低、操作方法简便等优势。机械性能类似于软组织的聚乙二醇(PEG)水凝胶已广泛应用于组织工程和药物输递领域。与PEG水凝胶相比,PEG纳米凝胶不仅保持了PEG水凝胶的溶胀性和生物相容性,而且其较大的表面积可以结合... 详细信息

光聚合具有无污染、能耗低、操作方法简便等优势。机械性能类似于软组织的聚乙二醇(PEG)水凝胶已广泛应用于组织工程和药物输递领域。与PEG水凝胶相比,PEG纳米凝胶不仅保持了PEG水凝胶的溶胀性和生物相容性,而且其较大的表面积可以结合受体特异性分子进行靶向释放。本研究以聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)为单体,采用532 nm激光聚合在水和乙醇中制备PEG纳米凝胶,阐明单体在不同溶剂中存在状态以及聚合过程。主要研究内容如下:一、pegda单体性质的研究。利用两种不同表征方法来确定pegda(700)的临界胶束浓度(CMC)。芘荧光探针法计算出pegda的CMC为10 mg/m L,表面张力法计算单体的CMC为10 mg/m L。最终确定pegda单体在水中的CMC为0.2 mg/m L。二、考察了反应参数对制备的纳米凝胶的影响。随单体浓度增加,粒径从305 nm先增至423 nm,后又减小至269 nm。随激光功率增大,纳米凝胶粒径增加,pegda单体的双键残留率降低。当激光功率升至15 m W时,生成了宏观凝胶。升高搅拌器转速可以得到粒径分布更加均匀的纳米凝胶。三、阐明了pegda在水和乙醇中的存在状态。利用扫描电子显微镜和粒度仪表征了单体在水中的形貌和粒径分布,证明了pegda单体在水中存在球状胶束和胶束聚集体两种结构。通过检测不同浓度的单体在乙醇中的粒径分布,发现当浓度小于CMC时,1～10 nm处峰消失,证明了单体在乙醇溶剂中同样存在胶束结构。激光共聚焦扫描电子显微镜表征结果证明了单体在乙醇中形成了以丙烯酸酯双键为壳、亲水性PEG链为核的胶束结构。四、研究了乙醇体积对pegda激光聚合制备纳米凝胶尺寸及转化率的影响。随乙醇体积分数的增加,纳米凝胶粒径从296 nm降至218 nm又升至375 nm,其分散性指数(PDI)也从0.35下降至0.14后又升高至0.47。单体双键的残留率随着乙醇体积分数增加逐渐减小。

关键词：光聚合 532nm激光 pegda 胶束乙醇

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3D打印制备微型驱动器用于湿度传感检测

3D打印制备微型驱动器用于湿度传感检测

中国化学会第十三届全国分析化学年会

作者：贺达孙良栋常宁顾忠泽赵祥伟生物电子学国家重点实验室生物科学与医学工程学院东南大学

微米尺度的软体驱动器的设计和制备在可控传感和检测系统中具有不可或缺的作用[1]。这里,我们以聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）为原料制成光刻胶,利用基于双光子聚合的激光直写3D打印技术制备了微米尺度的水凝胶湿度传感器。打印过程中,... 详细信息

微米尺度的软体驱动器的设计和制备在可控传感和检测系统中具有不可或缺的作用[1]。这里,我们以聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）为原料制成光刻胶,利用基于双光子聚合的激光直写3D打印技术制备了微米尺度的水凝胶湿度传感器。打印过程中,控制聚焦的飞秒激光束按照设定的轨迹运动就可以制备出任意形状的3D模型。该水凝胶湿度驱动器的原理是pegda分子可以通过吸水和脱水从而发生膨胀和收缩效应。研究了激光功率和切片参数对驱动器溶胀率的影响。与此同时,将这种湿度驱动器和应力传感器有机整合就可以制备出微型的湿度传感器[2]。

关键词： pegda 湿度驱动器微型传感器

来源： cnki会议评论

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扫描/打印复合原位打印系统及成形工艺研究

扫描/打印复合原位打印系统及成形工艺研究